充分释放数字技术潜在价值，涵养学生科学家精神

作者：荆鹏（东北师范大学）；吕立杰（东北师范大学教育学部教授、博士生导师）

科学教育是提升国家科学技术竞争力、培养拔尖创新人才、提高全民科学素养的系统性工程。然而，当前的中小学科学课堂中不乏“有壳无核”“有形无魂”的急功近利式教学，催生了“价值真空”与“事实虚无”的教学幻象。在科学教育中涵养科学家精神，既是纵深推进科学教育工作的重要举措，也是对弘扬科学家精神号召的实践回应。如何在科学教育中生成涵养学生科学家精神的融通路径？今日好文，一起来看！！

在科学教育中涵养科学家精神，需要明晰主要内容、具体方法以及保障体系，以澄清认识误区，确定行动路径，提升科学家精神涵养的针对性、可操作性和实效性。

一、厘定“融点”，紧扣课程知识内容

学科课程是科学教育的基本载体。在科学教育中涵养科学家精神要密切关联学科课程内容，厘定“融点”，即遵循课程组织逻辑，围绕课程育人目标，系统把握科学家精神与教学内容之间的衔接。既要聚焦科学家精神与教材中已有概念、规律的联系，也要审慎分析融入内容的严谨性、逻辑性，探寻二者的内在共融点，以形成有益互促互动。这就需要从科学教育的内容维度出发，在分学科与跨学科的双重视域中探寻“融点”。

一方面，要厘定科学家精神与分学科科学教育的“融点”，在各学科课程语境下找准科学家精神主流价值表达的“契合点”。科学教育主要是依托自然科学内容或话题实施的，涉及不同学科。在课程设置上，我国的中小学科学教育主要依托科学、物理、化学、生物学、地理、通用技术等学科。这些课程各具特色，教师需要结合各学科课程在不同学段的知识特征、能力要求、育人目标，系统发掘科学家精神融入学科课程的内容契合点、价值关切点和实践操作点。这就要求教师具备基于学科本质统筹理解学科核心概念的能力，依据学生的知识经验、认知水平、兴趣特点，结合教材中的相关支撑材料，遵循学习规律和学科规律，建立学科知识点与科学家精神理论内涵、典型事例的有效衔接，为涵养科学家精神提供素材资源，化解衔接程度欠佳、嵌入生硬所致的“两张皮”困境。

另一方面，要厘定科学家精神与跨学科科学教育的“融点”，基于科学存在与发展的视域探查科学家精神在跨学科科学教学中的“锚定点”。科学研究是持续地对自然界现象进行系统性观察实验与理论建构的过程，任何一项科学活动都涉及多个学科门类。因此，开展跨学科主题学习是在科学教育中涵养科学家精神的重要途径。教师可依托跨学科概念进行教学设计、整合与实施，以具体的跨学科概念为锚定点，探析科学家精神的融合点位。

例如，《课程标准》明确提出物质与能量、结构与功能、系统与模型、稳定与变化四个跨学科概念，这些概念不仅横跨物理、化学、生物学等学科领域，而且在理解和解释自然现象时互为关联。教师可在教学中创设真实情境，引导学生在跨学科概念的学习中将各学科的理论、方法和观点加以整合，形成全面系统的认识框架，发展跨学科素养，并在这些锚定点中获得启发，对科学家精神的本质内涵形成更深层次的认识与理解。

二、丰盈“融法”，探索创新教学方式

在科学教育中涵养科学家精神，要以学生为中心探索教学方式创新，讲深其价值要义、讲透其内在逻辑、讲活其践行之径，着力提升教学实践的知识性、思想性、趣味性，增强学生的获得感。

其一，问题启发式，坚持知识讲授与精神引领相契合。在科学教育中涵养科学家精神要利用好课堂教学这一主阵地，充分发挥问题启发式教学的突出优势，关注问题涉及的科学知识与科学家精神的逻辑关联。教师要从学生的已有经验出发，通过选择合适的情境素材设计具有启发性、开放性、挑战性的问题串，在引发学生认知冲突的同时让他们意识到所学知识的内在意蕴，鼓励学生持续追问和探索，培养学生“像科学家一样思考”的求真求实的创新能力。根据奥斯本的创造过程理论，美国创造教育专家帕内斯制定的创造性解题模式可为这一过程中问题的设计开发提供镜鉴。该模式注重以系统的方法解决问题，包括困境发现、事实发现、问题发现、设想发现、解法发现、接受发现六个步骤，追求思考的质和量。该模式将问题作为一种价值牵引，超越了传统教学中单向灌输的“问—答”模式，兼具知识传授与精神引领的价值耦合性。

其二，任务驱动式，坚持思维激活与精神认同相契合。任务驱动式教学以一个个具体的任务为线索，把教学内容蕴于各个任务之中，使学生在运用已有知识完成任务的过程中发现问题、解决问题并掌握新知。在课堂教学中，教师应围绕学科核心概念预设任务活动中心，创设真实性情境，在问题解决的驱动下发挥科学家精神的价值引领力，引导学生调用已有知识经验，基于证据和逻辑开展积极的自主探索或团队协作。

例如，在科学课程中讲授“宇宙中的地球”内容时，可采用教育戏剧的形式，通过设计议题任务、选择教学模块、开发戏剧情境，组织学生扮演以钱学森、孙家栋等为代表的航天领域科学家，具身体悟一代代科技工作者的家国情怀与精神境界，引导学生关注我国载人航天和深空探测领域的前沿进展，激发探索太空的好奇心。需要注意的是，任务驱动式教学所倡导的让学生在实践活动中进行学习，并非任由学生信马由缰地解读知识，教师需要把任务和问题区分开来，使学生在扮演科学家的过程中提升自身对所学知识的理解和迁移应用能力。

其三，探究实践式，坚持具身体悟与精神践行相契合。探究实践式教学的流程可以概括如下：针对科学问题进行合理猜想与假设；制订计划并搜集证据，分析证据并得出结论；对结果进行解释与评估；准确表达观点，反思探究过程与结果。在探究实践过程中，教师应将科学家精神渗透在知识建构、团队协作、情感交流等环节之中，而非线性地、单向度地“按图索骥”。这就要求教师为学生创设积极、开放、包容的学习环境，尊重学生的个性需求，激发其想象力、探求欲，倡导“做中学”“用中学”“创中学”，让学生尝试模拟科学家在科研探索历程中所凝练出来的思维方式和研究方法，提升科学家精神涵养的质效。

三、重视“融效”，优化支撑保障体系

在科学教育中涵养科学家精神，既需要在课堂教学场域内部发力，也要注重在外部为其提供支撑保障体系。

首先，强化中小学科学教师队伍建设。提升教师对科学家精神的价值认同，促进其对科学家精神本质内涵的理论把握，是增益科学家精神涵养的基础性工作。2022年，教育部印发《关于加强小学科学教师培养的通知》，进一步强调科学教师培养的价值旨趣。教师作为决定中小学科学教育水平的关键角色，其专业发展水平直接关涉科学家精神涵养的质效。这就需要在教师的专业发展过程中渗透科学家精神涵养的逻辑起点、价值要义与遵循路径，引导广大教师提高政治站位，在科学教育工作中回答好“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”这一教育根本问题。同时，教师也应积极参与社群学习、教研活动、科研过程，利用互联网资源实现自我可持续发展，提升对科学家精神的整体认知与情感共鸣。

其次，创新评价方式，优化评价监测机制，以评促教、以评促学。考虑到科学家精神的涵养效果综合体现在学生接受科学教育的全过程之中，具有周期长、难量化等特征，相关学业质量标准的研制应凸显整合性和个体综合发展的增值性，注重多种评价方式的综合应用，架构以素养为指向的综合评价机制，发挥导向功能、调节功能和教学改进功能。如充分释放数字技术的潜在价值，突破传统纸笔评测方式的局限，通过大数据分析和教学的深度融合，对知识、素养、能力、情感四维数据进行追踪采集，以生成基于大数据的科学家精神涵养数字画像。

最后，盘活校内外科学教育资源，协调多主体参与科学家精神涵养，进一步延展中小学科学教育的课程空间、实践空间与数字空间。

一是延伸课程空间。要夯实学校这一科学教育的主阵地，加速校内资源建设，强化实验探究教学和兴趣活动指导，基于学校优势特色、学生发展需求，开展丰富的观测调研、科学调查体验等课后服务项目；积极贯彻落实《实施方案》，丰富校内科学家精神涵养的施教主体和活动场域。

二是拓展实践空间。要因地制宜、因校制宜搭建校外实践平台，持续拓展科学家精神涵养的实践空间，构建政府、社会、学校三位一体的涵养大格局，实现三者之间的有益互动、高效衔接和协同共育。如充分发挥科学家精神教育基地的育人效益，提升场馆、基地、高校、科研院所等在非正式科学教育中涵养科学家精神的效能。

三是赋能数字空间。要将数字技术这一“可能变量”转变为在科学教育中涵养科学家精神的“巨大增量”，强化数字赋能，变革教与学的范式，提升科学家精神涵养实效。如创设元宇宙数字科研情境，重现科学家研究历程，开发新颖的探究实践形式。